An automated method to study the rapid intramolecular transacylation of drug acyl glucuronides using Cyclic Ion Mobility Spectrometry-Mass Spectrometry

Význam tématu

Biotransformace v játrech, zejména vznik acylglukuronidů (AG), je klíčovým krokem v metabolizaci řady léčiv a xenobiotik. Některé AG jsou spojovány s hepatotoxicitou, což vede až k stažení léčiv z trhu. Monitoring intramolekulární transacylace acylglukuronidů umožňuje odhadnout potenciální riziko a zlepšit bezpečnost farmaceutických látek.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na vývoj automatizované metody pro real-time sledování transacylace 1-β-O-acyl naproxenu (NAG) pomocí kombinace cyklické iontové mobilitní spektrometrie s hmotnostní spektrometrií (cIM-MS). Hlavním cílem bylo zrychlit analýzu a přesně určit kinetiku přeměny mezi jednotlivými izomery AG.

Použitá metodika a instrumentace

Inkubace:

• Roztok NAG (100 µM) v 10 mM roztoku amoniového acetátu.
• Automatizovaná inkubace při 37 °C ve vzorkovači LC.

Analytika:

• Flow injection analysis (FIA) pro rychlé vstřikování vzorku bez chromatografie.
• Electrospray negativní ionizace.
• Cyklická iontová mobilitní spektrometrie SELECT SERIES™ Cyclic IMS (5 průchodů cIM) spojená s Q-IMS-TOF hmotnostním spektrometrem.
• Použití softwaru CCS OnDemand 2.0 k predikci kolizně-indukovaných oblastí průřezu (CCS) izomerů NAG.

Hlavní výsledky a diskuse

Predikce CCS hodnot pro různé O-acyl izomery NAG ukázala, že izomery 1-O lze oddělit od forem 2-, 3- a 4-O pomocí iontové mobility, což bylo experimentálně potvrzeno.
ATD záznamy (5 průchodů cIM) pro m/z 405 [M–H]– odhalily postupný pokles signálu 1-β-O-NAG a nárůst ostatních izomerů během inkubace (obr. 1). FIA profily pak umožnily kontinuální sledování reakce a výpočet poločasu přeměny (~minuty).

Přínosy a praktické využití metody

Nová metoda nabízí:

• Výrazné zrychlení analýzy (z ~15 min LC-MS na několik sekund FIA-cIM-MS).
• Real-time monitoring bez nutnosti rozvoje chromatografické metody.
• Automatizované odběry vzorků a přímé měření kinetiky intramolekulární transacylace.

Metodu lze aplikovat v preklinickém výzkumu pro rychlý screening hepatotoxických rizik léčivých látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry dalšího rozvoje:

• Rozšíření aplikace na další acylglukuronidy a xenobiotika.
• Optimalizace IMS parametrů pro vyšší rozlišení izomerů.
• Kombinace s vysokým rozlišením hmotnostní spektrometrie pro identifikaci neznámých metabolit.
• In vivo monitorování metabolitického profilu u modelových organismů.

Závěr

Popsaná automatizovaná FIA-cIM-MS metoda přináší rychlý, robustní a vysoce citlivý přístup ke sledování intramolekulární transacylace acylglukuronidů. Umožňuje přesné stanovení kinetiky přeměny bez časově náročného chromatografického vývoje, čímž podporuje efektivní hodnocení bezpečnostního profilu léčiv.

Reference

1. Higton D. et al. Anal Chem, 2021, 93(20):7413–7421.
2. Broeckling C. et al. J Am Soc Mass Spectrom, 2021, 32:661–669.